9ạQuestão: Responda as seguintes questões.
a) O que são fluidos e como caracterizá-los?
b) Quais são os tipos de fluidos?
a) O que são fluidos e como caracterizá-los?
b) Quais são os tipos de fluidos?
Passo 1
O enunciado pede:
a) definir o que é um fluido e como caracterizá-lo;
b) listar e explicar os principais tipos de fluidos.
O conteúdo envolve mecânica dos fluidos em nível introdutório, usando conceitos de contínuo, propriedades físicas (densidade, viscosidade etc.) e classificação dos fluidos.
a) definir o que é um fluido e como caracterizá-lo;
b) listar e explicar os principais tipos de fluidos.
O conteúdo envolve mecânica dos fluidos em nível introdutório, usando conceitos de contínuo, propriedades físicas (densidade, viscosidade etc.) e classificação dos fluidos.
Passo 2
Definimos fluido como qualquer substância que, sob a ação de uma tensão de cisalhamento, sofre deformação contínua enquanto essa tensão é mantida. Em outras palavras, ao aplicarmos uma tensão de cisalhamento
, a velocidade de deformação (gradiente de velocidade) não fica nula, e o fluido “escorre”. Isso contrasta com sólidos, que podem suportar tensões de cisalhamento sem deformar continuamente.
Passo 3
Para caracterizar um fluido usamos as seguintes grandezas e conceitos:
- Densidade
: massa por unidade de volume; - Viscosidade dinâmica
: medida da resistência interna ao escoamento; - Compressibilidade: capacidade de variar o volume quando a pressão muda;
- Campos escalares e vetoriais: pressão
e velocidade ; - Tensão de cisalhamento
: relacionada ao gradiente de velocidade pelo modelo constitutivo (por ex. lei de Newton).
Passo 4
Os fluidos podem ser classificados segundo vários critérios:
- Quanto à compressibilidade
• Incompressível: variação de densidade desprezível.
• Compressível: variação de densidade relevante, típico em gases a altas velocidades ou grandes variações de pressão. - Quanto ao comportamento de viscosidade
• Fluido Newtoniano:(viscosidade constante).
• Fluido não-Newtoniano: relação não linear entree gradiente de velocidade (ex.: fluidos de Bingham, pseudoplásticos, dilatantes). - Quanto ao estado físico
• Líquidos: volume quase constante, pouca compressibilidade.
• Gases: alta compressibilidade, densidade variável com pressão e temperatura. - Quanto ao modelo teórico
• Fluido ideal (perfeitamente incompressível e sem viscosidade).
• Fluido real (viscosidade e, se for o caso, compressibilidade consideradas).
Resposta
a) Fluido é uma substância que não sustenta tensões de cisalhamento em equilíbrio e se deforma continuamente sob qualquer tensão de cisalhamento aplicada. Caracteriza-se pelas propriedades de densidade
, viscosidade
, compressibilidade, além dos campos de pressão
e velocidade
.
b) Principais tipos de fluidos:
- Incompressíveis vs. compressíveis
- Newtonianos vs. não-Newtonianos
- Líquidos vs. gases
- Ideais vs. reais